【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PP 塑料、橡膠等材料制成，是盛放正、負(fù)極板和電解液等的容器。蓄電池除了上述主要部件外，還有連接條、端子、極柱、電眼等零部件。蓄電池是由三或六個(gè)單體電池串聯(lián)組成的，其額定電壓為 6V 或 12V。使用時(shí)不同容量、不同批次的蓄電池應(yīng)分開(kāi)充電；充電過(guò)程中電解液的溫度不得超過(guò) 45C。 ，當(dāng)電解液溫度接近 45C。 時(shí)減半電流或停止充電或放入冷水中冷卻。充電的場(chǎng)所應(yīng)通風(fēng)良好，不得有明火。鉛酸蓄電池的原料易得，價(jià)格相對(duì)低廉。其放電和溫度性能良好，可在 40~+60C。的環(huán)境下工作。此外，鉛酸蓄電池適合于浮充電使用，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)記憶效應(yīng)。但是在制造蓄電池的過(guò)程中容易污染環(huán)境，必須配備三廢處理設(shè)備。蓄電池在使用的過(guò)程中，禁止虧電存放，如果用完之后再放置幾天充電的話，極板容易出現(xiàn)硫酸鹽 化，從而導(dǎo)致蓄電池容量的減小。蓄電池的電壓應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢測(cè)，如果當(dāng)中的一塊電池的電壓低于 ，應(yīng)檢修此蓄電池防止其它電池?fù)p壞。蓄電池的容量隨氣溫的降低而下降，以 20C。 為標(biāo)準(zhǔn)，通常 C10。? 時(shí)容量為 80%。禁止長(zhǎng)時(shí)間在不充電的狀態(tài)下放置蓄電池，通常需要一個(gè)月充一次電。 太陽(yáng)能蓄電池的原理 當(dāng)白天太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池板上時(shí)，在太陽(yáng)能電池板上 產(chǎn)生一定幅度的直流電壓，把光能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)相關(guān)設(shè)備傳送給充放電控制器 ，經(jīng)過(guò)充放電控制器的控制，將太陽(yáng)能電池板傳來(lái)的電能輸送給太陽(yáng)能蓄電池經(jīng)行存儲(chǔ)。當(dāng)用電設(shè)備需要時(shí)，太陽(yáng)能電池板通過(guò)充放電控制器的控制輸出電能，以供負(fù)載的用電要求。 太陽(yáng)能蓄電池的成分 太陽(yáng)能蓄電池的主要成分有陽(yáng)極板，陰極板，電解液，電池外殼，隔離板還有液口栓、蓋子等。 蓄電池的應(yīng)用 啟動(dòng)型蓄電池主要用于拖拉機(jī)、汽車(chē)、柴油機(jī)等啟動(dòng)和照明。儲(chǔ)能用蓄電池主要用于太陽(yáng)能、風(fēng)力等發(fā)電用電的電能存儲(chǔ)。固定型蓄電池主要用于通訊、 發(fā)電廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動(dòng)控制的備用電源。牽引型蓄電池主要用于各種蓄電池車(chē)、叉車(chē)、特產(chǎn)車(chē)等動(dòng)力電源。鐵路用蓄電池主要用于電力機(jī)車(chē)、照明、客車(chē)啟動(dòng)和鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)的動(dòng)力。 充放電控制器的作用是控制著整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)的作用。控制器對(duì)蓄電池的充放電條件加以規(guī)定和控制，并按照負(fù)載的電源需求控制太陽(yáng)能電池和蓄電池對(duì)負(fù)載的電能輸出，是整個(gè)系統(tǒng)核心的控制部分。 充放電控制器的特點(diǎn)在于智能調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的工作電壓，使太陽(yáng)能電池板始終工作在 VA 特性曲線的最 大功率點(diǎn)。充放電控制器能防止蓄電池過(guò)度充、放電，能防止夜間蓄電池向太陽(yáng)能電池板反向放電。同時(shí)充放電控制器具有過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)和電池防反等功能。 。用直流斬波電路器替代變阻器可節(jié)約 20%30%的電能。直流斬波器不近能起到調(diào)壓的作用而且還能有效抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。太陽(yáng)能電池板最大功率跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)通常也是通過(guò) DC/DC 變換器。 第三章 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 如圖一所示為光伏充電系統(tǒng)的原理框圖。光伏充電系統(tǒng)主 要由太陽(yáng)能電池板、控制器以及蓄電池組成。本系統(tǒng)采用了 UC3909 芯片進(jìn)行對(duì)閥控蓄電池的四階段充電控制，從而有效提高了系統(tǒng)的可靠性、使得蓄電池的使用時(shí)間延長(zhǎng)以及提高了系統(tǒng)的效率。系統(tǒng)采用了 BuckBoost 變換電路。太陽(yáng)能光伏陣列經(jīng)過(guò)電壓電流采樣后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)太陽(yáng)能光伏陣列的參數(shù)情況經(jīng)過(guò)內(nèi)部計(jì)算后輸出 PWM 信號(hào)。如果系統(tǒng)此時(shí)不在最大功率的工作點(diǎn)上， PWM 信號(hào)將驅(qū)動(dòng) MOSFET 導(dǎo)通開(kāi)啟 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路，從而改變系統(tǒng)的占空比使系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)上。 太 陽(yáng) 能 電 池 板D C / D C 變 換 電路蓄 電 池A / D 轉(zhuǎn) 換 器 H T 4 6 r 2 3 單 片 機(jī)U C 3 9 0 9采 樣 電 路采 樣 電 路 圖 一：光伏充電系統(tǒng)的原理框圖 DC/DC 直流變換電路以及最大功率跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 直流變換技術(shù) 直流變換電路就是將直流電能轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電能的電路。輸出電壓大小的改變是根據(jù)電力開(kāi)關(guān)器件有規(guī)律性的開(kāi)通或關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而我們也稱(chēng)直流變換電路為開(kāi)關(guān)型 DC/DC 變換電路獲知?jiǎng)⒄疾娐贰? 隨著生產(chǎn)實(shí)際的需要和技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了多種直流變換電路。按照穩(wěn)壓控制方式分，直流變換電路可分為脈沖寬度調(diào)制（ PWM）和脈沖頻率調(diào)制（ PFM）直流變換電路；按變換器的功能分，有降壓變換電路（ BUCK）、升壓 變換電路（ BOOST）、升降壓變換電路（ BUCkBOOST）、庫(kù)克變換電路（ CUK）和全橋直流變換電路等。 （ 1） 降壓變換電路 降壓變換電路是一種輸出電壓的平均值低于輸入直流電壓的變換電路，又稱(chēng)為 Buck 型變換電路。圖中開(kāi)關(guān) T 可以是各種全控型電力器件， D 為續(xù)流二極管，其開(kāi)關(guān)速度與開(kāi)關(guān) T 同等級(jí)，常用快恢復(fù)二極管。 C、 L 分別為濾波電容和電感，組成低通濾波器， R 為負(fù)載。 Ud DC RLQ 圖一：降壓型變換電路 （ 2） 升壓變換電路 直流輸出的電壓的平均值高于輸入電壓的變換電路稱(chēng)為升壓變換電路，又稱(chēng)Boost 電路。如圖二所示為升壓 變換電路。圖中 T 為全控型電力器件組成的開(kāi)關(guān)，D 是虧恢復(fù)二極管。 UdLRDCQ 圖二：升壓變換電路 （ 3）升降壓變換電路 輸出電壓平均值可以大于或小于輸入直流電壓的電路叫做升降壓變換電路，又叫做 Buckboost 電路。如圖三所示。升降壓變換電路的主要作用是輸出電壓與輸入電壓反相，輸出電壓值可以大于或小于輸入電壓的直流穩(wěn)壓電源。 Ud CDLRQ 圖三：升降壓變換電路 （ 4） 庫(kù)克變換電路 前面幾種變換電路都具有直流電壓變換功能，但輸出與輸入端都含有較大的紋波，尤其是在電流不能連續(xù)的情況下，電路輸出、輸入端的電流是脈動(dòng)的。從而，諧波會(huì)使 電路的變換效率降低，大電流的高次諧波還會(huì)產(chǎn)生輻射而干擾周?chē)碾娮釉O(shè)備，使他們不能正常工作。 庫(kù)克（ Cuk）變換電路屬于升降壓型直流變換電路。如圖四所示，圖中1L和 2L為儲(chǔ)能電感， D 為快恢復(fù)續(xù)流二極管， 1C 為傳送能量的耦合電容， 2C 為濾波電容。此電路的特點(diǎn)是，輸出電壓極性與輸入電壓相反，出入端電流紋波小，輸出直流電壓平穩(wěn)，降低了對(duì)外部濾波器的要求。 L1 L2DCC1UdRQ 圖四：庫(kù)克變換電路 本文采用了升降壓變換電路（ Buckboost 電路），其原理圖如圖三。假設(shè)電路為理想電路，即電路中的 T、 D 是無(wú)損耗的理想開(kāi)關(guān)，輸入直流電源 dU 是理想電壓源，其內(nèi)阻為零 ， L、 C 中的損耗可忽略，負(fù)載 R 上消耗了全部的能量。 TGBT 在 ON 狀態(tài)下，肖特基二極管 D 反偏關(guān)斷，濾波電容 C 向負(fù)載提供能量，其等效電路如圖（ a）所示。在上述過(guò)程中，由于不計(jì)損耗，流入電感的電流 Li 從 1I線性增大至 2I ，有 onLond tILt IILU ???? 12 或 Ldon IUt ?? U dRL （ a） TGBT 在 off 狀態(tài)下，其等效電路如圖（ b）。由于電感的電流不能突變，電感上產(chǎn)生下正上負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的的大小超過(guò)輸出電壓 OU 時(shí)，二極管導(dǎo)通。 L 進(jìn)過(guò)二極管向電容和電阻反向放電，從而輸出電壓的極性與輸入電壓相反。在不考慮損耗的情況下， L 中的電流 LI 從 2I 線性下降到 1I ，有 offLO tILU ??? 或 LOoff IULt ??? RCLD （ b） 根據(jù)上述的分析可知， IGBT在 on和 off期間電感電流的增加量等于減少量。即： offoond tLUtLU ?? 將 soffson TDtDTt )1(, ??? 代入上式，得 do UDDU ??? 1 式中負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓相反，當(dāng) D=， do UU? ；當(dāng) D1時(shí)，do UU? ，為升壓；當(dāng) ??D 時(shí)， do UU? ，為降壓。 通過(guò)分析亦可以得到： od IDDI ??1 本文光伏充電系統(tǒng)的最大功率跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)改變 BuckBoost 電路的占空比 D來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò) D 就能找到太陽(yáng)能光伏電池最大功率點(diǎn)的電壓值和電流值，使系統(tǒng)的輸出功率最大。 MOSFET管是 FET的一種（另一種 是 JEFT），可以被制造成增強(qiáng)型或耗盡型， P溝道或 N溝道四種類(lèi)型，但實(shí)際應(yīng)用中用的只有增強(qiáng)型的 N溝道 MOS管和增強(qiáng)型的 P溝道 MOS管，所以通常提到 NMOS，或者 PMOS。本文中用到的是 NMOS。如圖所示，在驅(qū)動(dòng)電路中采用芯片 HCNW3120實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的功能。 HCNW3120是一種邏輯輸出光電耦合器。 PWM控制信號(hào)經(jīng)過(guò) HT46RU232 單片機(jī)發(fā)出后通過(guò) HCNW3120芯片放大，從而保證有足夠的驅(qū)動(dòng)能力。其特性如下： ? 絕緣電壓： 5000Vrms ? 輸出類(lèi)型： Open Collector ? 最大傳播延遲時(shí)間： 50